Сайт учителя математики Гусевой Людмилы Вениаминовны

Творческая работа "Пифагор"

Автор:               Николаева Анастасия

Руководитель: Гусева Людмила Вениаминовна

Цель: Мы в прошлом году изучали теорему Пифагора. Я как-то заинтересовалась этой теоремой. А именно, меня заинтересовало то, как же доказывалась теорема Пифагора в давние времена. Хотела узнать хотя бы несколько доказательств к этой теореме. Ведь кто только не доказывал теорем\ Пифагора.

Тогда я зашла в Интернет, скачала оттуда материалы по этой теме, достала информацию из учебников «Геометрия» "Погорелов А.В. для 7-9 классов и «Геометрия» Атанасян Л.С. для 7-9 классов, также учебник «Математика для школьников 2» 2004 года выпуска.

Я нашла 16 доказательств - это доказательство Бхаскари, доказательство Насирэддина-ат-Туси, доказательство Рсйхенбергера. доказательство Темпельгофа, доказательство Гофмана, доказательство Евклида. 4 пифагоровых доказательств, 5 алгебраических доказательств. И еще 5 недоказанных доказательств Евклида.

Доказательство:

Возьмем прямоугольный треугольник ABC. с прямым углом С. Докажем, что АВ = АС + ВС2.

Рассмотрим прямоугольный треугольник ABC. проведем высоту CD из вершины С, по определению косинуса угла.

Имеется ещё и «пифагоровы» числа, например 3,4,5; 5,12,13; 7,24.25 и др. Эти числа используют, и по сей день.

Особенный интерес представляли «пифагорейские» треугольники. Это треугольники, у которых все 3 стороны выражены целыми числами. Подчиняются пифагорейскому условию:

Вывод: Уже с давних времен теорема Пифагора интересует ученых и математиков. Ни одна теорема не имеет столько доказательств. Ведь доказательств к этой теореме - десятки, сотни. Теорема Пифагора и её доказательства интересовали нас вчера, интересуют нас сегодня, будут интересовать нас и завтра.


 

 

МОУ « Первомайский центр образования им. Васлея Митгы»

Творческая работа.

Автор: Николаева Анастасия Владимировна, ученица д <<а>> класса.

Руководитель: Гусева Л.В. Учитель математики 1 категории Первомайского центра образования

С. Первомайское - 2005 год.


 

 


 

 


 

 

Великий древнегреческий ученый Пифагор родился на острове Самос в VI веке до н.э. В молодости побывал в Египте, где учился у жрецов. Говорят, что он был допущен в сокровенные святилища Египта, посетил халдейских мудрецов и персидских магов. Около 530 г. до н.э. Пифагор переехал в Кротон - греческую колонию в Южной Италии, где основал так называемый пифагорейский союз (или кротонское братство). В сферу интересов членов союза входили научные исследования, религиозно-философские: искания, политическая деятельность. Они вели суровый образ жизни, превыше всего ценили самообладание, смелость и коллективную дисциплину. Пифагорейцы жили вместе, у них было совместное имущество, и даже сбои открытия они считали общим достоянием."Деятельность союза была окружена тайной, поэтому никаких текстов от ранних пифагорейцев не осталось. Кроме того, по традиции, они все открытия приписывали Пифагору, о котором уже при жизни ходили легенды. Кто на самом деле является автором того или иного результата, неизвестно.

Пифагорейцы называли свои собственные; исследования «математа», что означает «науких-, и делили их на четыре части: арифметику, геометрию, астрономию и гармонию (т.е. учение о музыке). Главной считалась арифметика. Именно она лежала в основе и геометрии, и астрономии, и гармонии.

Пифагорейцы представляли числа как совокупность точек, образующих геометрические конфигурации - наподобие рисунка из камешков на земле. Таким образом, под числом они подразумевали «множество единиц» и признавали только целые положительные числа, разделяя их на четные и нечетные. Пифагорейцы доказали первую теорему теории делимости: произведение двух чисел четно тогда, и только тогда, когда четно по крайней мере одно из них. Они также поставили задачу о нахождении совершенных чисел, т.е. чисел, равных сумме своих делителей. Единица считалась неделимой, у нее :не было «долей». Вместо этого пифагорейцы рассматривали отношения (т.е. пропорции) целых чисел. К примеру, они могли сказать, что 2 точно так относится к 3, как 4 к 6. Говоря современным языком:, они построили теорию рациональных чисел как теорию пар.

Остается неизвестным, сколько и какие именно аксиомы положили ранние пифагорейцы б основу своей геометрии, но все они относились к планиметрии прямолинейных фигур. Изучались свойства треугольников, прямоугольников, параллелограммов и других плоских фигур, сравнивались их. площади. Венчало их систему знаний доказательство знаменитой теоремы Пифагора, которая была известна до этого как лишь как факт для некоторых частных случаев. Трудно переоценить значение теоремы Пифагора. Её обобщение и сегодня: лежит в основе всех метрических пространств.

Можно утверждать, что и в стереометрии пифагорейцы постигли больших успехов. По свидетельству греческого историка и философа Прокла, именно они построили 5 правильных многогранников: тетраэдр, куб, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр. Правда, многие современные


 

 

исследователи считаю!, что Пифагору были известны: лишь куб. тетраэдр и додекаэдр, а октаэдр и икосаэдр открыл Теэтет Афинский, талантливый ученик пифагорейца Феодора Керенского и Платона.

Пифагорейцы считали, что Земля имеет форму шара и находится в центре вселенной: ведь нет никаких оснований, что она была смещена или вытянута в какую-то одну сторон)'. Солнце же;, Луна и пять планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) движутся вокруг Земли. Расстояния от них до нашей планеты таковы, что они как бы составляют семиструнную арфу, и при их движении возникает прекрасная музыка - музыка сфер. Обычно люди не слышат её из-за суеты жизни, и лишь после смерти некоторые из них смогут насладиться ею. А Пифагор слышал её при: жизни. Строй арфы должен был подчиняться законам арифметики. В частности:, как обнаружили пифагорейцы, такие музыкальные интервалы как октава, квинта и кварта, соответствуют звучанию пары одинаково натянутых струн, длины которые»: находятся в соотношении 1/2, 2/3 и 3/4.

Bсе эти открытия привели пифагорейцев к идее, что «все есть число», т.е. законы природь не что инее, как законы целых чисел и их отношений.

Имя Пифагора носит известная теорема о том, что квадрат, построенный на гипотенузе прямоугольного треугольника, равен сумме квадратов, построенных нa его катетах.

Справедливо и обратное утверждение: если стороны а, Ь, с треугольника отвечают

пифагорейскому условию: а + b := с, то треугольник будет прямоугольным, с прямым углом, лежащим против стороны с.

<) том, что теорема «квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов» восходит к Пифагору, утверждали древнегреческий писатель и историк Плутарх и древнегреческий философ-идеалист Прокл. Рассказывают, что в честь этого открытия Пифагора принёс в жертву сто быков.

Хотя надо отметить, что такой поступок противоречит вегетарианству пифагорейцев, которые верили в переселение душ. Пифагор однажды заступился за собаку, которую жестоко били, сказав: «Перестаньте её бить, в этой собаке живёт душа моего друга, я узнал его по голосу».

Долгое время считали, что до Пифагора эта теорема не была известна, и поэтому её называли < теоремой Пифагора». С таким названием она и сейчас изучается в курсе планиметрии средней школы.

Однако известно, что она применялась для решения различньк задач задолго до Пифагоре древними египтянами, вавилонянами, китайцами, индусами и другими древними нардами.

Па практике при построении прямого угла( а значит, при построении взаимно перпеникулярных прямых) используется треугольник со сторонами 3,4, 5, что. безусловно, было известно е глубокой древности египтянам и другим народам древнего Востока. Именно такие пропорции археологи находят в размерах тёсаных плит пирамиды Хефрена.

Интересным является и тот факт, что так называемая царская комната в знаменитой пирамиде Хеопса имеет размеры, связанные с числами 3, 4, 5. Эти же самые пропорции использовались и при строительстве великолепных храмов в Египте, Вавилоне, Китае, а, вероятно, также и в Мексике.

Открытие соотношения между сторонами прямоугольного треугольника приписывать Пифагору нельзя. Скорее всего, он только первым сумел его обобщить и дать, первое строгое доказательство в общем виде:, смог перевести это утверждение из области практики в область науки.

Естественно, что для пифагорейцев, как сторонников мистификации чисел, особенный интерес представляли треугольники, все три стороны которых выражаются целыми числами, подчиняющимися пифагорейскому условии): а + b = с . Такие треугольники называются пифагорейскими.


 

 

 

 

Поэтому наряду с геометрическим доказательством теоремы Пифагора пифагорейцы нашли способ построения неограниченного ряда троек « пифагоровых» чисел:

 

Позднее было открыто много соотношений, позволяющих находить «пифагоровы» числа. Так Платон предложил правило, по которому можно построить ряд «пифагоровых)) троек вида п,


 

 


 

 


 

 

Во:: несколько троек:«пифагоровых»чисел:

Историки математики предполагают, что георема Пифагора сначала была доказана для равнобедренного прямоугольного треугольника.

Площадь квадрата, построенного на гипотенузе равнобедренного прямоугольного треугольника, равна сумме площадей квадратов, построенных на его катетах, так как все эти квадраты состоят из равный: равнобедренных прямоугольных треугольников. Теорема Пифагора сейчас - теорема- рекордсмен по количеству различных доказательств, и занесена в книгу рекордов Гиннеса.

] Триведем несколько интересных, ка< с точки зрения истории, так и с точки зрения математики, ее доказательств.

Но прежде сформируем саму теорему Пифагора.

] В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетом.

Докажем ее так, как по легенде, доказыват ее Пифагор. Договоримся для всех доказательств, где прямоугольный треугольник обозначен буквами ABC: его прямой угол - угол С, кате- ы ВС = а, СА = в, гипотенуза АВ = с. (рис2).


 

 

Доказательство Пифагора

Первое доказательство Пифагора основано на понятии равновеликих с|)игур. Равновеликие фигуры - плоские фигуры одинаковой площади.

1 доказательство

Построим квадрат A1 B1 C1 D1 , сторона которого равна сумме катетов а и b данного треугольника (рис 4, а).

Отметим на стороне B1 С1  точку F, а на стороне A1 B1 точку Н так, что B1 F1 = A1 H=a (соответственно FC1= В1Н = Ь).

Затем параллельно стороне A1 B1  проведем прямую FE, а параллельно стороне А1D1 проведем прямую HG. Эти прямые разделяют квадрат A1 B1 C1 D1  на четыре части: квадрат A1HOE (со стороной а), квадрат OFC1G (со стороной Ь) и два прямоугольника HB1FO и OGD1E (со сторонами а и b).

В прямоугольниках проведём диагонали и получим четыре прямоугольных треугольника. Обозначим их для простоты цифрами 1 „2,3,4.

lice четыре полученные прямоугольные треугольника имеют равные катеты а и Ь, и, следовательно, все эти треугольники равны.

Затем прямоугольные треугольники 1,2,3,4 расположим так, что катет а одного треугольника будет продолжением катета b (рис.4,6) другого. Получится квадрат A2 B2 C2 D2, стороне которого тоже равна сумме катетов а и Ъ.

Таким образом, квадраты A1 B1 C1 D1 и A2 B2 C2 D2  равны, а значит, равны и их площади.

Полученный четырёхугольник 01 O2 O3 O4 - является квадратом, равны все его стороны (они являются гипотенузами с равных треугольников) и все углы - прямые. Докажем это на примере угла при вершине О].

Угол A2 O1 D2 - развёрнутый, а сумма углов А2 О1 О2 и D2 O1 O4 равна 90 , как сумма острых углов прямоугольного треугольника. Поэтому угол O2 O1 O4 - прямой.


 

 

2 доказательство.

Второе доказательство, приписываемое Пифагору, основывается на подобии треугольников. Однако нет единого мнения по поводу того, насколько пифагорейцы были знакомы с учением о подобии. Одни историки считают, что учение о подобии было создано в школе Пифагора, другие относят время его создания ко времени Евклида.


 

 

Доказательства Бхаскари.

В своей знаменитой книге «Венец науки» индийский математик Бхаскари приводит доказательство, основанное та понятии равиовеликости.

Его доказательство состоит из рисунка б и одного - единственного слова: «Смотри». Действительно, если расположить четыре равных прямоугольны); треугольника так, как показано на рисунке 6, и подсчитать сумму их площадей и. площади внутреннего квадрата, то получим А это равно площади большого квадрата: с2.


 

 


 

 


 

 

Продолжим сторону АН квадрата ABJH до пересечения с продолжением стороны FG квадрата ACGF в точке H1, а сторону ВJ квадрата ABJH до пересечения со стороной DE квадрата BCDE в точке J1.

Продолжения стороны FG квадрата ACGF и стороны DE квадрата BCDE пересекаются в точке L . Получившийся четырёхугольник CGLD является прямоугольником, так как FL || AD и LE || GB, а угол DCG = 90°, как вертикальный с прямым углом АСВ . Всё это хорошо видно на рисунке 7.

Теперь из вершины прямого угла прямоугольного треугольника ABC опустим на его основание высоту СМ.Продолжим отрезок СМ до пересечения со стороной HJ квадрата ABJH в точке К. Соединим точки L и С .

Треугольник DCL - прямоугольный, так как DCGL - прямоугольник. Этот треугольник равен треугольнику АСВ (равны их катеты: LD = GC = FC и DC = С В).

Следовательно, LC = АВ и угол DCL = углу CBA. В то же время равны углы СВА и АСМ , а значит, угол DCL =углу ACM и фигура LCMK является прямой линией.

Отрезок AM - проекция катета АС прямоугольного треугольника ABC на его гипотенузу АВ,


 

 


 


 

 


 

 

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА НОВОГО ВРЕМЕНИ,

Шли года., проходили века. Теорема Пифагора давно перестала быть предметом исследований,
а стала часть учебного курса математики. К началу
             Е,ека она изучалась во всех учебных

заведениях Европы, где преподавали этот предмет. В России она изучалась в шкоие математических и и навигационных наук, основанной Петром  в 1701 году.

Удивительно, но почти каждое столетие всё равно добавляло новые доказательства уже
многократно доказанной теоремы. Ниже приведены доказательства теоремы Пифагора,
сделанные в                       веках:. В основу всех приводимых доказательств положено понятие

равновеликости фигур. Но не всегда эти доказательства строгие;

Доказательство Рейхсенбергера.

Доказательство Рейхенбергера основано на свойстве равносоставленности.

Равносоставленные фигуры -фигуры, которые можно разрезать на одинаковое число соответственно равных частей.

Треугольники ABC, HJL и JBF равны по гипотенузе и острому углу. Из их равенства вытекает, что tn+ п = s= р + к. Значит, заменив 2( т+ п) = т+ n+ m+ n=s+ p+ к, получим а2+ Ь2= г+ 2п+ 2т + 2к=: г - s+ р + к + 2к = с2, то гсть а2 + Ь2 = с2.


 

 


 

 


 

 


 

 


 

 


 

 


 

 


 

 


 

 

Доказательства Евклида.

Выше приведены доказательства теоремы Пифагора, сделанные учёными - математиками в разные времена. Но там ничего не было сказало о том, как доказывается эта теорема в самом знаменитом научном труде по геометрии-« Началах» Евклида.

Возьмём прямоугольный треугольник ABC, с прямым углом А. Где BDEA, AFGC и ВСКН

квадраты. Докажем, что Sbckh= SBDea+ SAFGC

Проведем AMперпендBC, тогда ВСКН разделится на два прямоугольника BLMH и CLKM. Докажем :

Sbmlh = Sbdea       Для этого проведём вспомогательные прямые DC и АН.

Slckm = Safgc


 

 


 

 


 

Лumepаmypa:

1. Погорелое АЛ Геометрия. Учебник для 7-9 классов.

2. Атанасян Л,С. Геометрия. Учебник для 7-9 классов.

3. Математика для школьников 2. 2004 год.

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ФОНД ПОДГОТОВКИ КАДРОВ. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ.
Сайт сделан по технологии "Конструктор школьных сайтов".
Hosted by uCoz